Menos de um mês após a sua descoberta a 21 de Janeiro, já muito se aprendeu sobre a jovem supernova SN 2014J em Messier 82, a Galáxia do Charuto. Além da confirmação precoce com base no seu espectro de que é realmente uma supernova do tipo Ia, sabe-se agora que é a explosão tipo Ia mais próxima da nossa Via Láctea desde 1986.
A sua proximidade única torna SN 2014J, por si só, uma das mais importantes supernovas já observadas. Tem um grande impacto na nossa compreensão das supernovas do tipo Ia e do Universo como um todo, porque o tamanho, idade e destino final do nosso Universo estão intimamente ligados com as observações de supernovas do tipo Ia, e porque a precisão com que podem ser aplicadas para estimar distâncias à escala universal depende crucialmente dos exemplos mais próximos. SN 2014J vai provavelmente manter-se durante décadas como a "âncora" mais próxima da escala de distâncias baseadas nas supernovas do tipo Ia.
"Sendo a supernova mais próxima deste tipo, SN 2014J vai ajudar-nos a melhor calibrar a expansão do Universo," afirma Adam Riess, co-autor do projecto SHOES (Supernova H0 for Equation of State) e co-vencedor do prémio Nobel da Física em 2011.
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Comparação de imagens mesmo antes da supernova em M82 e até 7 de Fevereiro.
Crédito: Tom Wildoner
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As observações de supernovas do tipo Ia levaram à descoberta de que o nosso Universo é constituído principalmente por energia escura, e que a sua taxa de expansão está aparentemente acelerando. Devido a esta descoberta, Riess, Saul Perlmutter e Brian Schmidt receberam em 2011 o Prémio Nobel da Física.
A medição cada vez mais precisa da exacta taxa de expansão do Universo tem sido o Santo Graal da Cosmologia desde a descoberta da expansão por Hubble em 1929. As supernovas do tipo Ia são perfeitas para estudar a escala de distâncias cosmológicas, porque estas explosões estelares ocorrem somente quando estrelas anãs brancas ultrapassam uma certa massa crítica, equivalente a 1,4 massas solares.
Como resultado, a maioria das supernovas do tipo Ia explodem com aproximadamente a mesma magnitude intrínseca ou magnitude absoluta. Portanto, elas fornecem um género único de "vela padrão", através do qual qualquer supernova do tipo Ia observada como cem vezes mais ténue do que outra pode ser entendido como estando exactamente dez vezes mais longe. Na prática, as diferenças subtis entre supernovas actuais do tipo Ia correspondem a cerca de 10% em média nas estimativas de distâncias. Tecnicamente, portanto, as supernovas do tipo Ia fornecem "velas padronizáveis".
As supernovas "normais" do tipo Ia são bem compreendidas. Em apenas poucos dias após a sua descoberta, Robert Quimby do Instituto Kavli para Física e Matemática do Universo da Universidade de Tóquio, foi capaz de prever para SN 2014J uma magnitude máxima aparente de 10,5 e o dia de brilho máximo - 2 de Fevereiro, mais de uma semana antes da sua ocorrência. Tal como as observações disponíveis actualmente mostram, e como resumido nas curvas de luz disponíveis graças à Associação Americana de Observadores de Estrelas Variáveis, a previsão de Quimby, com base nas curvas de luz de outras supernovas do tipo Ia similares, estava correctíssima.
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Curvas de luz para SN 2014J e SN 2011fe, a supernova do tipo Ia mais próxima, que mostram que as magnitudes azuis são ~1,3 mag mais ténues (pontos azuis) do que as magnitudes visuais (pontos verdes) em SN 2014J, devido a poeira na galáxia M82. Em comparação, note as curvas de luz visuais e azuis de SN 2011fe, normais, não obscurecidas e quase perfeitamente sobrepostas.
Crédito: AAVSO (Associação Americana de Observadores de Estrelas Variáveis)
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Embora SN 2014J seja uma supernova "normal" do tipo Ia, a sua curva de luz revela-se altamente avermelhada, como que escurecida e/ou obscurecida por grandes quantidades de poeira presente na sua galáxia hospedeira. A quantidade de avermelhamento é indicado pela diferença entre as magnitudes azul e visual. Conhecida como extinção, este valor em SN 2014J ronda a magnitude 1,3. Em comparação com a agora segunda mais recente (também próxima) supernova do tipo Ia, SN 2011fe na galáxia M101, a 23 milhões de anos-luz (7,0 megaparsecs): a sua curva de luz mostra que é muito pouco avermelhada, isto é, tanto o seu espectro como a sua cor são normais.
Sabe-se agora que a primeira explosão (ou primeira luz) de SN 2014J ocorreu a 14 de Janeiro, aproximadamente uma semana antes da descoberta de dia 21. Isto foi relatado em um de pelo menos dois artigos científicos já publicados online acerca de SN 2014J, por WeiKang Zheng et al., já submetido à revista Astrophysical Journal Letters. SN 2014J é uma de apenas quatro supernovas do tipo Ia com observações disponíveis tão recentes quanto apenas um dia depois da sua primeira luz: as outras são a já mencionada SN 2011fe, SN 2009ig na galáxia NGC 1015 a 130 milhões de anos-luz (41 megaparsecs) e SN 2013dy na galáxia NGC 7250 a 46 milhões de anos-luz (14 megaparsecs).
Foram citadas anteriormente duas rivais para o título de supernova do tipo Ia mais recente e próxima, SN 1972E na galáxia NGC 5253 e SN 1986G em NGC 5128, a galáxia Centaurus A. No entanto, nenhuma é directamente relevante para o ponto zero da actual escala de distâncias porque não dispomos de observações modernas, completas e de multi-banda, incluindo observações pré-máximo, essenciais para definir o ponto zero de supernovas do tipo Ia, e esses dados estão ainda a ser recolhidos para SN 2014J. Por exemplo, SN 2002fk na galáxia NGC 1309 a 100 milhões de anos-luz (31 megaparsecs) é uma de apenas oito supernovas do tipo Ia usadas como calibradoras do ponto zero, devido à sua curva de luz completa, multi-época e multi-banda.
Em termos de qual a supernova de tipo Ia recente relativamente mais próxima, as distâncias às galáxias envolvidas podem ser estimadas com base essencialmente na análise de todos os desvios para o vermelho publicados até à data para galáxias desde 1980, ou seja, na era moderna do uso de CCDs e incluindo observações baseadas no Telescópio Espacial Hubble. Estas estimativas de distâncias galácticas estão tabeladas na base de dados NED-D (NASA/IPAC Extragalactic Database of galaxy Distances).
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Imagem de M82 e da supernova SN 2014J, capturada pelo observatório Swift. A seta amarela aponta para a supernova. A foto foi capturada no dia 22 de Janeiro. Os tons azuis correspondem a ultravioleta, verdes a perto do UV, e os vermelhos a luz visível.
Crédito: NASA/Swift/P. Brown, TAMU
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A galáxia Messier 82, o local de origem de SN 2014J, está localizada a 12 milhões de anos-luz (3,6 megaparsecs), com base na média dos três tipos de indicador de distância empregando 8 estimativas diferentes. O desvio padrão entre os indicadores é de aproximadamente 10%.
A galáxia NGC 5128, que alberga SN 1986G, está também localizada a 12 milhões de anos-luz, com base em 11 indicadores diferentes que empregam 46 estimativas diferentes de distância, e também com um desvio padrão entre os indicadores de ~10%. Assim, dentro da precisão dos indicadores, ambas as supernovas ocorreram essencialmente à mesma distância, confirmando que SN 2014J é a mais próxima desde SN 1986G. A galáxia NGC 5253, que contém SN 1972E, é na verdade a galáxia mais próxima, a 11 milhões de anos-luz (3,4 megaparsecs), conhecida por ter alojado uma supernova do tipo Ia na era moderna da astronomia, com base em 6 indicadores com 48 estimativas.
A explicação do escurecimento de SN 2014J com base na poeira em M82 é apenas uma parte de várias envolvidas na aplicação de dados para estimar a sua distância. As observações futuras da sua magnitude em declínio irão revelar a sua curva de luz completa. Isto vai permitir a criação de estimativas a partir do seu tempo de declínio e de factores de estiramento da curva de luz. Assim que possuírem estes dados, o que poderá levar ainda algumas semanas [no máximo], os astrónomos vão começar a usar SN 2014J como a "âncora" mais próxima para a estimativa de distâncias.
Mais um marco do que uma "pedra de Rosetta", SN 2014J deverá, porém, ter um impacto duradouro em futuras aplicações cosmológicas das observações de supernovas do tipo Ia. Será especialmente importante para melhorar o uso das supernovas do tipo Ia como indicadores de distâncias cosmológicas. E isto é importante para projectos em andamento, incluindo o projecto SHOES, o programa Hubble de Carnegie e outros, todos os que visam medir a taxa de expansão do Universo ou a constante de Hubble com uma precisão de menos de 1% durante a próxima década. É necessário este nível de precisão a fim de entender não apenas o tamanho e idade exacta do nosso Universo, mas também a equação de estado que governa a energia total do nosso Universo, incluindo a sua energia escura.
Links:
Núcleo de Astronomia do CCVAlg:
24/01/2014 - Supernova descoberta em M82
Notícias relacionadas:
Universe Today
PHYSORG
Artigo científico - Zheng et al. (formato PDF)
Sky & Telescope
SN 2014J:
Imagens da pré-detecção (via KAIT)
Wikipedia
Messier 82:
Wikipedia
SEDS
SN 2011fe:
Wikipedia
SN 2009ig:
KAIT (Berkeley)
SN 2013dy:
AAVSO
SN 1972E:
Wikipedia
SN 1986G:
Wikipedia
NED-D:
Página principal
Supernovas:
Wikipedia
Tipo Ia (Wikipedia)
NASA
Restos de supernovas (Núcleo de Astronomia do CCVAlg) |
